徐鵬,趙秀艷,張開興,王麗,劉賢喜*

1.山東農(nóng)業(yè)大學機械與電子工程學院,山東泰安271018

2.山東農(nóng)業(yè)大學信息科學與工程學院,山東泰安271018

基于Pro/Toolkit的膜片彈簧離合器參數(shù)化系統(tǒng)的設計

徐鵬1,趙秀艷2,張開興1,王麗1,劉賢喜1*

1.山東農(nóng)業(yè)大學機械與電子工程學院,山東泰安271018

2.山東農(nóng)業(yè)大學信息科學與工程學院,山東泰安271018

傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品開發(fā)過程，從設計到最終成型需要反復修改，使產(chǎn)品開發(fā)的周期長，成本高。而建立一個參數(shù)化系統(tǒng)，利用人機交互的方式對產(chǎn)品尺寸進行參數(shù)化處理，可以大大提高設計的效率，縮短設計周期。本文主要講述了利用Pro/Toolkit的二次開發(fā)功能，利用VC作為開發(fā)工具，建立一個以膜片彈簧離合器各零件為主的參數(shù)化系統(tǒng)的具體實現(xiàn)過程。

Pro/Toolkit;二次開發(fā);參數(shù)化設計;離合器

1 引言

Pro/Engineer是由美國PTC公司開發(fā)的三維CAD/CAM系統(tǒng)，它具有基于特征、參數(shù)化、全相關等特點，被廣泛的應用于造型設計、模具設計、加工處理、機構(gòu)分析、有限元分析以及相關數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等多個領域。

Pro/E為用戶提供了多種形式的二次開發(fā)工具，常用的有：族表（Family Table）、用戶自定義特征（UDF）、Pro/Program、J-Link和Pro/Toolkit等。其中Pro/Toolkit是基于C語言的功能強大的開發(fā)工具，用戶通過編譯C程序代碼擴充Pro/E的系統(tǒng)功能，從而滿足用戶的特殊要求。[1～2]

本文主要以膜片彈簧離合器為例，利用Pro/Toolkit的二次開發(fā)功能，使用VC語言編寫代碼，用戶通過參數(shù)化界面輸入尺寸參數(shù)，實現(xiàn)對膜片彈簧離合器各零部件的快速設計，從而縮短設計周期，提高設計質(zhì)量。下文中敘述實現(xiàn)過程主要以離合器中的壓盤為例，其他零件參數(shù)化過程與壓盤相似。膜片彈簧離合器模型如圖1所示。

2 設計方法和流程

基于Pro/Toolkit的參數(shù)化設計有兩種方法，其一是應用特征描述法，利用Pro/Toolkit提供的底層函數(shù)完成特征建模，并且建立人機對話框，從而實現(xiàn)模型的參數(shù)化設計，但這一方法過程繁瑣，且不易生成結(jié)構(gòu)復雜的三維模型；另外一種是采用模型與程序控制相結(jié)合的方法，首先完成三維模型的創(chuàng)建，然后利用Pro/E的關系和參數(shù)功能建立設計參數(shù)，由Pro/Toolkit應用程序檢索出這些設計參數(shù)，并提供參數(shù)的編輯功能和根據(jù)新參數(shù)實現(xiàn)三維模型再生的功能，這種方法編程相對簡單，且可以生成復雜的三維模型。本文使用方法二實現(xiàn)三維模型的參數(shù)化設計，流程如圖2所示[3]

圖1 膜片彈簧離合器模型爆炸圖Fig.1 The explosive view of diaphragm spring clutch model

圖2 參數(shù)化設計流程圖Fig.2 The flow chart of parametric design

3 參數(shù)化設計具體實現(xiàn)步驟

3.1零件模板的建立

建立具有尺寸驅(qū)動的膜片彈簧離合器各零件的三維模板是實現(xiàn)本系統(tǒng)程序設計的基礎。Pro/E采用的是基于特征的方式來實現(xiàn)對三維模型的構(gòu)建，建立參數(shù)化零件模板的基本過程是：首先創(chuàng)建三維模型；然后利用Pro/E工具欄中的參數(shù)功能，輸入?yún)?shù)名稱并賦予初值；最后用工具欄中關系按鈕的功能，添加合理的參數(shù)驅(qū)動關系，將驅(qū)動參數(shù)與非驅(qū)動參數(shù)關聯(lián)起來，如此便實現(xiàn)了參數(shù)化零件模板的創(chuàng)立。以膜片彈簧離合器的壓盤為例，實現(xiàn)添加尺寸驅(qū)動的操作如圖3所示。

圖3 膜片彈簧離合器壓盤參數(shù)關聯(lián)操作過程圖Fig.3 The parameter correlation operation process of pressure plate

3.2菜單設計

本文采用的菜單設計采用輔助菜單（.aux文件）的方式，即在Pro/E原本的菜單基礎上添加菜單按鈕。添加菜單的大體過程是：1.編寫窗口信息文件；2.使用Pro/Toolkit中的函數(shù)編寫程序；3.給菜單按鈕設置動作函數(shù)；4.注冊運行應用程序。

窗口信息文件是一種ASII碼文件，必須以純文本的形式保存，用來定義菜單項，菜單項提示等信息。由若干個＜提示信息組＞組成，每個信息提示組由＜提示信息的關鍵字＞、＜提示信息的內(nèi)容＞和兩行＜空格＞組成。[4]

本文中所提及的膜片彈簧離合器的參數(shù)化是聯(lián)合收割機底盤參數(shù)化系統(tǒng)的一部分，所以下拉菜單的編寫如下：

extern"C"int user_initialize()

{

ProError status;

ProFileName message_file;

uiCmdCmdId cmd_id1;

ProStringToWstring(message_file,"Message.txt");

status=ProMenubarMenuAdd("Parametric","Parametric","Utilities",PRO_B_TRUE,message_file);//一級菜單

status=ProMenubarmenuMenuAdd("Parametric","Transmission","Transmission",NULL,PRO_B_TRUE,message_file);

//二級菜單

status=ProMenubarmenuMenuAdd("Transmission","liheqi","liheqi",NULL,PRO_B_TRUE,message_file);

//三級菜單

status=

ProCmdActionAdd("Part1Design",(uiCmdCmdActFn)Part1Design,uiCmdPrioDefault,AccessDefault,PRO_B_TRUE,

PRO_B_TRUE,&cmd_id1);//四級菜單

return status;

}

extern"C"void user_terminate()

{

AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState());

}

完成上述步驟后，編寫注冊文件protk.dat,啟動Pro/E,在工具欄中的輔助應用程序選項中注冊該protk.dat文件，啟動應用程序。完成啟動后菜單界面如圖4所示

圖4 菜單按鈕界面Fig.4 Menu button interface

圖5 膜片彈簧離合器壓盤參數(shù)化界面Fig.5 The parametric interface of pressure plate

3.3可視化界面設計

利用Pro/Toolkit提供的對話框技術，可以設計出風格與Pro/E本身具有的對話框類似的人機交互界面。界面的設計主要涉及兩個方面：一是按界面的布局編寫資源文件；二是針對對話框的功能編寫相應的控制程序。資源文件是用來定義和描述對話框外觀和屬性的文件，其主要內(nèi)容包括對話框各組成部分元件的屬性定義和布局形式；控制程序用來在Pro/E環(huán)境中裝入對話框資源、顯示對話框、設置動作和退出對話框等。本文中用到的資源文件和控制程序均在VC程序中編寫完成。

創(chuàng)建對話框的基本步驟為：1.調(diào)用ProUIDialog()函數(shù)讀取對話框資源文件，以便將對話框調(diào)入內(nèi)存；2.調(diào)用對話框各元件動作設置函數(shù)，設置指定元件的動作函數(shù)；3.調(diào)用ProUIDialogActivate函數(shù)顯示和激活對話框，接受用戶輸入；4.調(diào)用ProUIDialogDestroy函數(shù)關閉對話框，釋放對話框所占的內(nèi)存[5～7]。

以膜片彈簧離合器壓盤為例，創(chuàng)建的參數(shù)化設計界面的效果圖（圖5）。

3.4界面文本框參數(shù)與模型參數(shù)關聯(lián)

調(diào)用Pro/Toolkit中提供的C程序函數(shù)庫中的的函數(shù)語句，將文本框元件中輸入的參數(shù)與模型各尺寸驅(qū)動的參數(shù)關聯(lián)起來，實現(xiàn)模型的獲取、顯示及參數(shù)化再生等功能。實現(xiàn)過程如下：

int i;

ProMdl part;

ProModelitem feature;

ProParameter p1;//定義參數(shù)

ProParamvalue v1;//定義參數(shù)

ProMdlRetrieve(L"E:\test\ProeTest\Debug\模型.prt",PRO_MDL_PART,&part);//模型地址

ProMdlIdGet(part,&i);//獲得模型句柄

此汽車各輪制動力和已達標，因其是前輪左輪制動力偏小，跑偏趨勢是向右，后輪是右輪制動力偏小，跑偏趨勢是向左，這樣，前后輪跑偏趨勢互相抵消了。本人認為，如上述超標車，因其制動力小的輪的制動力數(shù)據(jù)已超過軸重的30%，而制動力差為非同測車輪，應按合格車對待。

ProMdlDisplay(part);

ProModelitemInit(part,i,PRO_PART,&feature);

ProParameterInit(&feature,L"L1",&p1);//將模型尺寸與參數(shù)關聯(lián)

v1.type=PRO_PARAM_DOUBLE;//定義參數(shù)類型

UpdateData();

v1.value.d_val=文本框1;

ProParameterValueSet(&p1,&v1);//文本框輸入值與參數(shù)關聯(lián)

ProSolidRegenerate((ProSolid)part,PRO_B_TRUE);//模型實現(xiàn)再生

}

3.5參數(shù)化設計演示

程序設計完成后，在Pro/E的輔助應用程序中選擇相應的注冊文件點擊啟動程序，就可以加載運行。以上文中提到的壓盤為例，模型參數(shù)化的演示效果如圖6：

圖6 參數(shù)化設計演示效果Fig.6 The parametric design presentation of pressure plate

4 結(jié)語

本文主要介紹了以膜片彈簧離合器為例，利用Pro/Toolkit實現(xiàn)參數(shù)化設計的過程。通過輸入?yún)?shù)的改變，可以實現(xiàn)不同尺寸的離合器各零部件的快速設計。通過實踐證明，此方法實用并且有效，對包括膜片彈簧離合器在內(nèi)的收割機底盤零部件參數(shù)化系統(tǒng)的建立具有重要意義?？梢酝茝V到其他機械零件和產(chǎn)品的三維參數(shù)化系統(tǒng)設計中去。

[1]林清安.Pro/Engineer2001零件設計高級篇[M].上篇.北京:清華大學出版社,2003

[2]李世國.Pro/Toolkit程序設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003

[3]鐘山,李繼榮.基于Pro/Toolkit二次開發(fā)的齒輪參數(shù)化CAD系統(tǒng)[J].梧州學院學報,2007,17(3):31-35

[4]沈萌紅,關金生.基于Pro/E的三維參數(shù)化零件庫的開發(fā)[J].現(xiàn)代設計與制造,2003,32(7):115-118

[5]孟祥旭,徐延寧.參數(shù)化設計研究[J].計算機輔助設計與圖形學學報,2002,4(11):1086-1090

[6]魯泳,廖永和.零件庫應用等級模型的研究與實現(xiàn)[J].中國制造業(yè)信息化,2006,35(1):48-52

[7]韓國才,張鋰.基于Pro/E的機械零件特征模型庫參數(shù)化設計[J].制造業(yè)自動化,2001,30(1):14-15

The Design of Diaphragm Spring Clutch Parametric System Based on Pro/Toolkit

XU Peng1,ZHAO Xiu-yan2,ZHANG Kai-xing1,WANG Li1,LIU Xian-xi1*
1.College of Mechanical and Electronic Engineering,Shandong Agricultural University,Tai'an271018,China
2.College of Information Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai'an271018,China

The traditional mechanical product development process,from design to finalize requires repeated modifications, makes a long product development cycle and a high cost.Establish a parameterized system,use the interactive way to product dimensions parameterization processing,can greatly improve the design efficiency,shorten the design cycle.This article is mainly about use the secondary development function of Pro/Toolkit,and use VC as a development tool,to establish a parametric system about the parts of diaphragm spring clutch.

Pro/Toolkit;secondary development;parametric design;clutch

TP311.5

A

1000-2324(2014)04-0541-04

2013-02-11

2013-02-22

“十二五”國家科技支撐重大項目“農(nóng)機專業(yè)底盤數(shù)字化設計與復雜件精益制造”的子課題“農(nóng)機專業(yè)底盤數(shù)字化設計技術研究與示范”(2011BAD20B01)

徐鵬(1987-),男,碩士研究生,專業(yè)方向為現(xiàn)代設計方法與應用.E-mail:409573465@qq.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:13515486668@139.com